一种风电场无功综合优化控制方法

摘要

本发明涉及一种风电场无功综合优化控制方法，该方法包括下述步骤：对风电场无功综合优化控制系统输入信号；风电场无功综合优化控制系统对厂站或风场并网点电容器、电抗器的投切、静止无功补偿器SVC(Static Var Compensator)的控制和风场机组的控制；本发明提供的方案能提高风场调度自动化控制水平，提高无功配置设备的利用率，提高电网的电压稳定水平，实现风电场的无功功率综合优化协调控制。

主权项

一种风电场无功综合优化控制方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：A、对风电场无功综合优化控制系统输入信号；B、所述风电场无功综合优化控制系统对厂站或风场并网点电容器、电抗器的投切、静止无功补偿器SVC的控制和风场机组的控制；所述步骤A中，所述输入信号包括调度的指令、风速、并网点的有功功率、无功功率和电压；所述调度指令为风场电压目标或接入变电站总无功出力目标；所述总无功出力目标考虑功率因素的限制；所述步骤B中，所述对风场机组的控制通过风机能量监控平台，所述风电场无功综合优化控制系统通过和风机能量监控平台通讯，下达风电机组无功出力目标，由所述风机能量监控平台来协调厂内所述风电机组的无功控制；所述对风场机组的控制是间接控制所述风电机组的励磁调节器组件，改变所述风电机组的无功出力；所述风电场无功综合优化控制系统与风机能量监控平台通过串行接口或RJ45网络接口通讯；所述风电场无功综合优化控制系统至风机能量监控平台通讯内容包括风场电压目标和风电机组无功出力目标；所述风机能量监控平台至风电场无功综合优化控制系统通讯内容包括风机有功、风机无功、风机无功出力目标、风机无功上限、下限、风机开机台数和待机台数；所述风电场无功综合优化控制系统与静止无功补偿器通过串行接口或RJ45网络接口通讯；所述风电场无功综合优化控制系统至静止无功补偿器的通讯内容包括风场电压目标和静止无功补偿器无功出力目标；所述静止无功补偿器至风电场无功综合优化控制系统的通讯内容包括静止无功补偿器控制母线电压、静止无功补偿器当前控制模式和无功上限、下限；电压目标至无功出力目标计算如下：将电压目标折算为无功出力目标，按照下列公式折算：$Q_{t\arg \mathrm{et}}=\frac{U_{t\arg \mathrm{et}}\times (U_{t\arg \mathrm{et}}-U_{\mathrm{initial}})}{X}+\frac{Q_{\mathrm{intital}}}{U_{\mathrm{initial}}}\times U_{t\arg \mathrm{et}}$其中：Qtarget为折算后的无功出力目标；X为风场外部系统的等值阻抗；Utarget为调度下发的电压目标；Uinitial、Qinitial为上一稳态时刻风场母线电压及对外交换无功；无功出力目标的分解计算如下：按照等裕度原则确定风机、SVC的无功调节目标；计算过程如下：(1)计算风机的无功裕度；按照当前风机有功出力条件下，无功出力的上下限Qwmax、Qwmin，按照(Qw‑Qwmin)/(Qwmax‑Qwmin)计算风机的无功裕度；其中Qw、Qwmax和Qwmin为风机当前无功出力、无功出力上限和无功出力下限；(2)计算SVC可调节的无功裕度；按照SVC当前无功出力条件下，无功出力的上下限Qsmax、Qsmin，按照(Qs‑Qsmin)/(Qsmax‑Qsmin)计算SVC的无功裕度；其中Qs、Qsmax和Qsmin为SVC当前无功出力、无功出力上限、无功出力下限；(3)计算新目标条件下风场需要达到的无功裕度；按照Qk＝(Qtarget‑Qwmin‑Qsmin)/(Qwmax‑Qwmin+Qsmax‑Qsmin)计算需要达到的无功裕度；(4)计算风机、SVC在需要达到的无功裕度下需要达到的无功调节量；计算公式为：Qstagert＝Qsmin+(Qsmax‑Qsmin)*Qk；Qwtarget＝Qwmin+(Qwmax‑Qwmin)*Qk；其中：Qstagert、Qwtarget为SVC及风机需要调节的无功出力目标；容错、故障检测机制如下：风电场无功综合控制系统在如下情况下闭锁无功的优化控制：(1)风电场无功综合控制系统设备故障：包括设备硬件故障、通讯故障和SVC装置故障反应设备异常的情况；(2)电网故障：包括高压母线电压振荡和短路情况；但系统的电压振荡或扰动不闭锁SVC的调节；(3)反应电气量越限的闭锁：包括高压母线电压越限、变压器中低压侧电压越限和过流情况。